Effects of a 10% xylitol solution (X) on adhesion of Escherichia coli O157:H7 and Salmonella serotype Typhimurium to meat surfaces were examined utilizing three approaches. In Experiment 1, rifampicin-resistant strains of E. coli O157:H7 and S. Typhimurium were dispersed in xylitol or a peptone solution (containing approximately 8.9 mean log per ml of each pathogen) and used to inoculate beef outside round meat surfaces. Samples were then rinsed with water or not rinsed in a 2X2 factorial arrangement. No interaction existed between inoculum type and post-inoculation treatments (P > 0.84). Incubation of pathogens in peptone or xylitol had minimal impact on pathogen adhesion (P > 0.76). Rinsing reduced counts by approximately 0.5 log CFU/cm2 (P < 0.01). Experiment 2 meat samples received a pretreatment of a water rinse, xylitol, or no rinse, followed by inoculation with pathogens dispersed in peptone solution (containing approximately 8.6 log mean log per ml of each pathogen). Samples received a post-inoculation treatment of a water rinse, xylitol rinse or no rinse in a 3X3 factorial arrangement. No interactions between pre- and post-inoculation factors were observed for surface pathogen load (P > 0.50). Post-inoculation rinsing reduced counts by approximately 0.5 log CFU/cm2 (P < 0.01) with no difference between water and xylitol (P > 0.64). Experiment 3 carcass surfaces were inoculated with pathogens at an initial level of 5.5 log CFU/cm2 and received a hot (35°C) water wash, 2.5% L-lactic acid spray, 10% xylitol spray, lactic acid + xylitol or hot water + xylitol. Pathogen counts were taken at 0 and 24 h post treatment. Lactic acid treatments reduced Salmonella by 3.3 log CFU/cm2 at 0 h (P < 0.01) and by 2.6 log CFU/cm2 after 24 h (P < 0.02). Hot water treatments reduced Salmonella by 1.5 log CFU/cm2 at 0 h (P < 0.07). Xylitol did not minimize pathogens (P > 0.62) nor did it increase effectiveness of other treatments. These data indicate that xylitol is ineffective at preventing E. coli O157:H7 and S. Typhimurium adhesion to meat surfaces.

O presente estudo foi dividido em quatro etapas distintas. A primeira etapa teve por objetivo avaliar a liberação de xilitol na saliva de humanos ao longo do tempo após aplicação de verniz controle e contendo 10% e 20% de xilitol. Um estudo cruzado foi realizado pela aplicação de 32 mg de cada verniz sobre as superfícies vestibulares de todos os incisivos centrais de 10 voluntários. Amostras salivares foram coletadas no baseline e após 5 min, 10 min, 15 min, 30 min, 1 h, 1 h 30 min, 2 h, 4 h e 8 h da aplicação dos vernizes para posterior análise da concentração de xilitol na saliva. Um estudo clínico foi realizado na segunda etapa com o objetivo de verificar a influência do verniz contendo xilitol a 20% sobre a contagem de estreptococos do grupo mutans provenientes de biofilme dentário. Semanalmente, 32 mg de verniz controle (grupo G1) ou verniz contendo xilitol a 20% (grupo G2) foram aleatoriamente aplicados sobre as superfícies vestibulares dos incisivos centrais de 67 crianças. Após quatro semanas de procedimento, amostras de biofilme dentário foram coletadas do terço cervical de todos os dentes presentes na cavidade bucal e a contagem relativa e absoluta dos microrganismos foi determinada. A terceira etapa objetivou analisar a influência do xilitol sobre a ultra-estrutura de Streptococcus mutans ATCC 33478 e Streptococcus sobrinus ATCC 25175. Além disso, a capacidade do xilitol e do flúor em promover estresse celular em S. mutans UA 159 geneticamente modificados (deleção do gene vicK) foi determinada na quarta etapa. As concentrações de xilitol na saliva (F=5,228, p=0,024) em diferentes tempos de coleta (F=18,24, p<0,0001) foram estatisticamente diferentes após aplicação dos vernizes contendo 10% e 20% do açúcar (etapa 1). Na etapa 2, contagens absolutas inicial e final de estreptococos do grupo mutans (Teste-t, p=0,4192) e de estreptococos totais (Teste-t, p=0,3506) não foram significativamente diferentes nos indivíduos pertencentes ao grupo G2. No entanto, uma redução significativa na porcentagem relativa inicial e final de estreptococos do grupo mutans em relação aos estreptococos totais foi observada (Teste-t, p= 0,0095). Xilitol a 20% promoveu alterações na morfologia de S. mutans ATCC 33478 e S. sobrinus, ATCC 25175, resultando em paredes celulares mais difusas e menos definidas, cápsulas 24 polissacarídicas mais dispersas e irregulares em relação ao grupo controle (etapa 3). Os tratamentos envolvendo xilitol a 1,25% e 2,5% mostraram-se capazes de produzir maior estresse celular à S. mutans geneticamente modificados quando comparados aos tratamentos com NaF a 22,5 mM e 45 mM em todos os tempos analisados (ANOVA a um critério, Teste de Tukey, p<0,05). Portanto, o verniz contendo xilitol pode ser considerado um interessante veículo para a administração do açúcar, uma vez que demonstrou propiciar uma liberação mais lenta do poliol na cavidade bucal. Além disso, a significativa redução da contagem relativa de estreptococos do grupo mutans em relação aos estreptococos totais pode auxiliar na prevenção de cárie dentária. Este estudo também demonstrou a habilidade do xilitol em produzir alterações ultra-estruturais de S. mutans ATCC 33478 e S. sobrinus, ATCC 25175, além de ser capaz de produzir estresse celular em S. mutans UA159 com deleção do gene vicK. / This study was divided in four distinct stages. The first one aimed to assess the xylitol release in human saliva along time after application of control, 10% or 20% xylitol varnishes. A cross-over design study was performed by application of 32 mg of each varnish on buccal surfaces of all incisors of 10 volunteers. Salivary samples were collected to analyze the xylitol concentration in baseline and after 5 min, 10 min, 15 min, 30 min, 1 h, 1 h 30 min, 2 h, 4 h and 8 h from varnishes application. A clinical study was executed in the second stage aiming observe the influence of 20% xylitol varnish on mutans streptococci counts from dental plaque. Weekly, 32 mg of control varnish (group G1) or 20% xylitol varnish (group G2) were randomly applied on buccal surfaces of central incisors of 67 children. After 4 weeks of procedures, dental plaque samples were collected from cervical of all teeth and relative and absolute counts of microorganisms were determined. The third stage aimed to analyze the effect of xylitol on the ultrastructure of Streptococcus mutans ATCC 33478 and Streptococcus sobrinus ATCC 25175. Moreover, the capacity of xylitol and fluoride to promote cellular stress in S. mutans UA 159 knockout vick gene was determined in the fourth stage. Salivary xylitol concentrations (F=5,228, p=0,024) in different collection times (F=18,24, p<0,0001) were statistically different after 10% and 20% varnishes application (stage 1). In stage 2, initial and final absolute mutans streptococci (Teste-t, p=0,4192) and total streptococci counts (Teste-t, p=0,3506) did not differ significantly in volunteers from group G2. However, a significant reduction of initial and final relative mutans streptococci counts was observed in relation to total streptococci (Teste-t, p= 0,0095). 20% xylitol promoted alterations in morphology of S. mutans ATCC 33478 and S. sobrinus, ATCC 25175, resulting in more diffuse and less defined cellular wall, more dispersive and irregular polysaccharidic capsules in comparison to control group (stage 3). 1.25% and 2.5% xylitol treatments were able to produce higher cellular stress to genetically modified S. mutans when compared to 22.5 mM and 45 mM NaF treatments throughout the time (ANOVA, Tukeys test, p<0.05). Therefore, xylitol varnish can be regarded as interesting vehicle to administer the polyol because it achieved a slower xylitol release into the oral cavity. Furthermore, a significant reduction of relative mutans streptococci counts in relation to total streptococci can aid in prevention of dental caries. The present study also demonstrated the ability of xylitol in producing ultrastructural alterations in S. mutans ATCC 33478 and S. sobrinus, ATCC 25175, besides generating cellular stress to S. mutans UA159 knockout vicK gene.

But : Déterminer l’impact de chacun des éléments (le fluorure de sodium 2 % et le xylitol 10 %) et de leur combinaison sur le développement des caries dentaires chez les personnes âgées en perte d’autonomie. Design : Étude randomisée à double insu. Trois groupes d’étude égaux. Participants : 58 personnes âgées hébergées en perte d’autonomie au Québec. Interventions : Groupe #1 - brossage dentaire avec le gel au fluorure de sodium 2 % et au xylitol 10 %; groupe #2 - brossage dentaire avec le gel au fluorure de sodium 2 %; groupe #3 - brossage dentaire avec le gel au xylitol 10 %. Durée de l’étude – six mois. Variables : Taux de caries actives, arrêtées et la récidive de carie, l'indice de plaque Silness et Lӧe modifié, l'indice de saignement, le pH de la salive, la quantité de produits restant dans les seringues. Conclusion : Cette étude a permis de vérifier l’efficacité individuelle de chacun des produits utilisés et de la comparer à celle de l’utilisation des deux produits en combinaison. On a constaté que le xylitol 10 % était un ingrédient important. Le gel au xylitol 10 % avec le gel au fluorure de sodium 2 % et le xylitol 10 % seul ont démontré une efficacité très semblable. Par contre, le gel au fluorure de sodium 2 % seul a eu des résultats moins intéressants.

Seventeen species of facultative anaerobic bacteria belonging to three genera (Serratia, Cellulomonas, and Corynebacterium) were screened for the production of xylitol; a sugar alcohol used as a sweetener in the pharmaceutical and food industries. A chromogenic assay of both solid and liquid cultures showed that 10 of the 17 species screened could grow on D-xylose and produce detectable quantities of xylitol during 24-96 h of fermentation. The ten bacterial species were studied for the effect of environmental factors, such as temperature, concentration of D-xylose, and aeration, on xylitol production. Under most conditions, Corynebacterium sp. NRRL B 4247 produced the highest amount of xylitol. The xylitol produced by Corynebacterium sp. NRRL B 4247 was confirmed by mass spectrometry. Corynebacterium sp. NRRL B 4247 was studied for the effect of initial D-xylose concentration, glucose, glyceraldehyde, and gluconate, aeration, and growth medium. Corynebacterium sp. NRRL B 4247 produced xylitol only in the presence of xylose, and did not produce xylitol when gluconate or glucose was the substrate. The highest yield of xylitol produced in 24 h (0.57 g/g xylose) was using an initial D-xylose concentration of 75 g/l. Under aerobic conditions the highest xylitol yield was 0.55 g/g while under anaerobic conditions the highest yield was 0.2 g/g. Glyceraldehyde in concentrations greater than 1 g/l inhibited Corynebacterium sp. B 4247 growth and xylitol production. Corynebacterium sp. NRRL B 4247 culture grown in the presence of potassium gluconate (96 g/l) for 48 h and on addition of D-xylose to the media increased accumulation to 10.1 g/l of xylitol after 150 h. Corynebacterium sp. NRRL B 4247 exhibited both NADH and NADPH-dependent xylose reductase activity in cell-free extracts. The NADPH-dependent activity was substrate dependent. The activity was 2.2-fold higher when DL-glyceraldehyde was used as substrate than with D-xylose. In cell-free extracts the difference in xylose reductase and xylitol dehydrogenase activity was highest at 24 h, whereas for cell cultures that were grown in gluconate and xylose, the difference in the reductase and dehydrogenase activities was highest at 12 h after xylose addition. The NAD+ dependent xylitol dehydrogenase activity was low compared to the cells grown without gluconate. The molecular weight of NADPH-dependent xylose reductase protein obtained by gel filtration chromatography was 58 kDa. Initial purification was performed on a DE-52 anion exchange column. Purification using Red Sepharose affinity column resulted in a 58 kDa protein on the SDS PAGE gel and was further purified on a Mono-Q column. The activity stained band on the native gel yielded 58, 49, 39 and 30 kDa bands on the denaturing gel. The peptides of the 58 kDa protein of Corynebacterium sp. B 4247 sequenced by mass spectrometry, identified with E2 and E3 (Bacillus subtilis) components of multi-enzyme system consisting of pyruvate dehydrogenase complex, 2-oxoglutarate dehydrogenase complex and oxo-acid dehydrogenase complex. A 75% match was shown by the peptide "QMSSLVTR" with E-value of 8e-04 to the Saccharomyces cerevisiae protein that was capable of reducing xylose to xylitol. The peptide "LLNDPQLILMEA" had conserved match "LL + DP" over several aldose reductases. The xylose reductase of the yeast Candida tropicalis ATCC 96745 was also purified. The molecular weight of the yeast NADPH-dependent xylose reductase was about 37 kDa on an SDS PAGE / Ph. D.

Synthétiser de l'éthylène glycol et du propylène glycol à partir de ressources renouvelables est un défi pour une chimie durable. L'hydrogénolyse des alditols (xylitol et sorbitol) issus de la biomasse lignocellulosique en glycols est une possibilité. Cette réaction a été effectuée en milieu aqueux dans des conditions opératoires sévères (200°C ; 60 bar H2) en présence d'un catalyseur hétérogène à base de ruthénium (3%Ru/C) et d'une base homogène (Ca(OH)2). Après avoir fait l'étude détaillée des différents mécanismes intervenant au cours de la réaction (épimérisation, décarbonylation, rétro-aldol, etc.), nous avons déterminé un ratio molaire permettant d'obtenir une activité de 93 h-1 et une forte sélectivité en glycols (55%) et en glycérol (15%). Au-delà de ce ratio, le lactate est produit majoritairement au détriment du propylène glycol. Des catalyseurs bifonctionnels (Ru/oxyde basique/C) ont été développés pour s'affranchir de la base homogène. Le catalyseur 3%Ru/MnO(19%)/C présente une forte activité (384 h-1) pour une sélectivité en glycols et en glycérol de 35% et 17%. Cependant une lixiviation du Mn se produit au cours de la réaction en raison de la production de faibles quantités de carboxylates. L'utilisation d'un solvant binaire H2O : ROH (ROH : MeOH ; EtOH ; 1-PrOH et 1-BuOH) en présence d'un catalyseur Ru/MnO/C, a permis d'augmenter les sélectivités en glycols et glycérol jusqu'à 70%. Cependant le dépôt de coke en surface désactive le catalyseur. Des catalyseurs d'oxydes mixtes à base de Mn (ex. : Ru-MnOX-Al) ont également permis d'augmenter la sélectivité en glycols et glycérol jusqu'à 60% pour une activité de 60 h-1 tout en limitant la lixiviation du Mn / The synthesis of ethylene and propylene glycols from renewables is a great challenge for a green chemistry. The hydrogenolysis of alditols (i.e. xylitol and sorbitol) from lignocellulosic biomass into glycols is an interesting process. This reaction was investigated in aqueous media under harsh operating conditions (200°C; 60 bar H2) over Ru-based heterogeneous catalyst (i.e. 3%Ru/C) and a homogeneous basic promotor (i.e. Ca(OH)2). The kinetic studies revealed that several reactions can occur such as epimerization, decarbonylation or retro-aldol. An optimal molar ratio Rmol(OH-/alditol) of 0.13 led to the highest selectivities to glycols (55%) and glycerol (15%) for an activity of 93 h-1. Beyond this ratio, lactate was principally produced to the detriment of propylene glycol. Bifunctional catalysts (Ru/basic oxide/C) were synthetized in order to perform this reaction in neutral conditions. 3%Ru/MnO(19%)/C showed a high activity (384 h-1) and high selectivities to glycols (37%) and glycerol (17%). However, Mn leaching occurred during the reaction (70%) due to the production of small amount of carboxylates. The use of binary solvent H2O: ROH with ROH: MeOH; EtOH; 1-PrOH and 1-BuOH, enhanced the Ru/MnO/C behavior with selectivities to glycols and glycerol up to 70% in spite of the coke formation on the catalysts. Mn-based mixed oxide catalysts in presence of Ru (i.e. Ru-MnOX-Al) were synthetized and led to high selectivities to glycols and glycerol (60%) with an average activity of 60 h-1. The stability of these catalysts was enhanced by decreasing the substrate concentration

O presente estudo teve como objetivo avaliar a produção de xilitol a partir de hidrolisado hemicelulósico de palha de arroz empregando células de Candida guilliermondii permeabilizadas com Triton X-100. Para a obtenção do hidrolisado hemicelulósico foram realizadas etapas de pré-tratamento da palha de arroz sob condições previamente otimizadas pelo grupo de pesquisa, incluindo um tratamento alcalino seguido de tratamento com ácido diluído. Inicialmente, foi avaliado o efeito do meio de permeabilização celular (meio semi-definido ou hidrolisado hemicelulósico) sobre a biotransformação de xilose em xilitol empregando hidrolisado hemicelulósico. Numa segunda etapa, foi avaliado o efeito de tampão fosfato de potássio e MgCl2.6H2O sobre o processo de biotransformação empregando hidrolisado não detoxificado e detoxificado com carvão ativado através de um planejamento experimental 22. As condições de biotransformação foram mantidas a 35 °C, pH 6,8, com uma suspensão celular de 10-12 g/L. Neste estudo ficou demonstrado que a biotransformação do hidrolisado empregando células permeabilizadas em meio semi-definido, mostrou uma produtividade volumétrica em xilitol (QP = 1,86 g/L.h) de 34,8 % superior à obtida com células permeabilizadas no próprio hidrolisado (QP = 1,38 g/L.h), enquanto os fatores de conversão de xilose em xilitol foram semelhantes (~0,57 g/g) independente do meio de permeabilização. Foi observado que a adição de tampão fosfato de potássio e/ou MgCl2.6H2O ao hidrolisado hemicelulósico (não detoxificado e detoxificado) não promoveu qualquer efeito sobre a biotransformação de xilose em xilitol, obtendo-se em média uma produtividade volumétrica de 2,0 g/L.h e um fator de conversão de 0,57 g/g. O impacto da permeabilização celular com Triton X-100 sobre a biotransformação de xilose em xilitol empregando hidrolisado hemicelulósico não detoxificado e sem qualquer adição de sais foi de um aumento de 40 % na produtividade volumétrica e de 32 % no fator de conversão de xilose em xilitol. As células permeabilizadas com Triton X-100 também mostraram elevada estabilidade. Os valores de produtividade volumétrica e fator de conversão de xilose em xilitol foram mantidos em 4 ciclos de 15 horas cada em bateladas repetidas, os quais apresentaram em média 1,93 g/L.h e 0,59 g/g, respectivamente. Estes resultados mostram que a permeabilização celular é uma potencial estratégia para a biotransformação de xilose em xilitol a partir de hidrolisado hemicelulósico de palha de arroz, pois além de aumentar os parâmetros da biotransformação, não promoveu queda da viabilidade celular e permitiu o reuso das células. / The present study aimed to evaluate the production of xylitol from hemicellulosic rice straw hydrolyzate using Candida guilliermondii cells permeabilized with Triton X-100. To obtain the hemicellulosic hydrolyzate, pre-treatment steps were performed on rice straw under conditions previously optimized by the research group, including an alkaline treatment followed by diluted acid treatment. Initially, the effect of the cellular permeabilization medium (semi-defined medium or hemicellulosic hydrolyzate) on the biotransformation of xylose in xylitol using a hemicellulosic hydrolyzate was evaluated. In a second step, the effect of potassium phosphate buffer and MgCl2.6H2O on the biotransformation process was evaluated using non-detoxified hydrolyzate and detoxified with activated charcoal through an experimental design 22. The biotransformation conditions were maintained at 35 °C, pH 6,8, with a cell suspension of 10-12 g/L. In this study, it was demonstrated that in the biotransformation of xylitol in xylitol by cells permeabilized in semi-defined medium using hemicellulosic hydrolyzate, the volumetric productivity in xylitol (QP = 1,86 g/L.h) was 34,8% higher than that obtained with cells permeabilized in hydroxylate (QP = 1,38 g/L.h), while xylose conversion factors in xylitol were similar (~ 0,57 g/g) independent of the permeabilization medium. It was observed that the addition of potassium phosphate buffer and / or MgCl2.6H2O to the hemicellulosic (non-detoxified and detoxified) hydrolyzate did not have any effect on the biotransformation of xylitol into xylitol, obtaining, on average, a volumetric productivity of 2,0 g/L.h and a conversion factor of 0,57 g/g. The impact of cell permeabilization with Triton X-100 on xylose biotransformation in xylitol using non-detoxified hemicellulosic hydrolyzate and without any addition of salts was a 40% increase in volumetric productivity and 32% in xylose conversion factor in xylitol. Cells permeabilized with Triton X-100 also showed high stability. The values of volumetric productivity and conversion factor of xylose in xylitol were maintained in 4 cycles of 15 hours each in repeated batch, which presented, on average, 1,93 g/L.h and 0,59 g/g, respectively. These results show that cellular permeabilization is a potential strategy for the biotransformation of xylitol in xylitol from hemicellulosic rice straw hydrolyzate, since in addition to increasing the parameters of biotransformation, it did not promote a decrease in cell viability and allowed reuse of the cells.

O presente trabalho teve como principal objetivo avaliar o potencial de linhagens termotolerantes da espécie Kluyveromyces marxianus para produção de xilitol a partir do hidrolisado hemicelulósico de palha de arroz. Foi também objetivo deste trabalho estabelecer condições de tratamento alcalino diluído (desacetilação) previamente ao processo de hidrólise ácida da palha de arroz com vistas à obtenção de um hidrolisado com menor toxicidade. Numa primeira etapa do trabalho, foram avaliadas 4 cepas de K.marxianus (Y-6860, Y-6373, Y- 265 e Y-8287) quanto a produção de xilitol em meio semidefinido variando a temperatura de 30 a 40 °C. Com base nos resultados obtidos, foi selecionada a linhagem Y-6373, que apresentou os maiores valores de conversão de xilose em xilitol (YP/S = 0,70 g/g) e produtividade volumétrica (QP = 0,60 g/L.h) na temperatura de 40 °C. Esta linhagem foi então utilizada nos ensaios fermentativos a partir dos hidrolisados obtidos. Para obtenção do hidrolisado hemicelulósico, a palha de arroz foi primeiramente submetida a um tratamento alcalino, em escala de frascos Erlenmeyer, onde se avaliou o efeito da temperatura (50 - 70 °C) e da carga de NaOH (20 - 80 mg/g de biomassa) sobre a remoção de grupos acetil. De acordo com o modelo obtido, a máxima remoção de acetil (97,2 ± 3,4%) pôde ser alcançada empregando 70 °C; 80 mg de NaOH /g de palha por 45 min. Nestas condições do processo, o modelo previu remoções de lignina e de cinzas de 41,3 ± 4,3 e 62,3 ± 5,3%, respectivamente, sem perda significativa das frações açucaradas. Em maior escala (reator de 50L), o tratamento alcalino mostrou resultados de remoção de acetil próximos aos previstos pelo modelo. Com a palha desacetilada, foram então realizados ensaios de hidrólise ácida variando a concentração de H2SO4 (0,5 - 1,5% m/v) e tempo de residência (30 - 90 min) visando estabelecer as condições que maximizem a eficiência de hidrólise da hemicelulose (EHH). Nas condições otimizadas, (H2SO4 1,0% m/v e 85 minutos) foi alcançada uma EHH de 75% em frascos e de 76% em reator. Os resultados referentes à fermentabilidade do hidrolisado empregando a K. marxinuas Y-6373 demonstraram que independentemente da suplementação nutricional, a conversão de xilose em xilitol foi elevada ~ 0,87 g/g e superior a obtida em meio semidefinido contendo apenas xilose como fonte de carbono, porém os valores de produtividade volumétrica foram cerca de 6,5 vezes inferiores ~ 0,13 g/L.h, devido a baixa eficiência de utilização da xilose (XC) ~ 20%, após 72 h de cultivo. A fermentabilidade dos hidrolisados foi melhorada após o procedimento de destoxificação e os resultados variaram com o método empregado. Os melhores resultados foram obtidos em hidrolisado tratado com CaO (YP/S= 0,74 g/g; QP = 0,32 g/L.h e XC =92%). Neste trabalho, foi também demonstrado o efeito repressivo da glicose sobre a assimilação e conversão da xilose em xilitol por K. marxianus, uma vez que em meio semidefinido simulando as concentrações de xilose e glicose presentes no hidrolisado, os valores de XC e YP/S foram reduzidos em torno de 40%. De uma forma geral, conclui-se que a linhagem de K. marxianus selecionada neste estudo, apresenta grande potencial para a produção de xilitol em elevadas temperaturas, porém são ainda necessários estudos para otimizar as condições de produção de xilitol a partir de hidrolisados hemicelulósicos. / In this work the potential of thermotolerant strains of Kluyveromyces marxianus to produce xylitol from rice straw hemicellulosic hydrolyzed was evaluated. In addition, were also established conditions of diluted alkaline treatment (deacetylation) previously to the process of rice straw acid hydrolysis, aiming to decrease the toxicity of the hydrolysate . Initially, four yeast strains of K.marxianus (Y-6860, Y-6373, Y-2265 e Y-8287) were evaluated regarding to the xylitol production in a semi-defined medium, varying the temperature from 30 to 40 ºC. From these results, the strain Y-6373 was selected, due to high values of xylose conversion into xylitol (YP/S = 0.70 g/g) and volumetric productivity (QP = 0.60 g/L.h) at 40ºC. This strain was thus used in the fermentative tests employing the hemicellulosic hydrolysate obtained. The hemicellulosic hydrolysate of rice straw was prepared in two steps; firstly the rice straw was submitted to the alkaline treatment, which was carried out in Erlenmeyer flasks scale. In these experiments, the effects of temperature from 50 to 70 °C and NaOH load from 20 to 80 mg/g biomass on the removal of acetyl groups were evaluated. According to the model obtained, the maximum acetyl removal (97.2 ±3.4%) could be achieved by employing 70 ºC; 80 mg of NaOH/g of straw during 45 minutes. Under these conditions, the model predicted lignin and ashes removals of 41.3±4.3 and 62.3±5.3%, respectively, without significant loss of sugars. On a large scale (reactor of 50L), the alkaline treatment showed outcomes of acetyl removal near the ones predicted by the model. After, the deacetylating straw was submitted to acid hydrolysis process, varying the H2SO4 concentration from 0.5 to 1.5% w/v, and the residence time from 30 to 90 minutes, aiming to stablish the conditions that maximize the efficiency of hemicellulose hydrolysis (EHH). Under optimized conditions, (H2SO4 1.0% w/v and 85 minutes) 75% EHH was achieved in Erlenmeyers flasks and 76% in reactor. As regarding the hydrolysate fermentability employing K. marxinuas Y-6373, the results showed that, regardless of the nutritional supplementation, the conversion of xylose into xylitol was high ~ 0.87 g/g and superior in relation to the one obtained at a semidefined medium containing only xylose as a carbon source. Nevertheless, the values ofvolumetric productivity were approximately 6.5 times inferior ~ 0.13 g/L.h, due to the lowefficiency of xylose consumption (XC) ~ 20%, after 72h of cultivation. The hydrolysate fermentability was improved after detoxification and the results varied with the method employed. The best results were obtained on hydrolysate treated with CaO (YP/S= 0.74 g/g; QP = 0.32 g/L.h and XC = 92%). The glucose effect was further examined in semi-defined medium. The results showed that xylose assimilation and xylitol production by K. marxianus was repressed by glucose, since in a semi-defined media simulating the concentrations of xylose/glucose found in the hydrolyzed, the values of XC e YP/S were reduced in approximately 40%. Based on the results, was concluded that the strain of K. marxianus selected on this study, presents a great potential to produce xylitol at elevated temperatures. However, studies are still necessary to optimize the conditions of this bioconversion from the hemicellulosic hydrolysate.

O Brasil é um país com forte produção agrícola, produzindo anualmente uma grande quantidade de biomassa vegetal, proveniente de resíduos agroflorestais, como o bagaço de cana-de-açúcar, a casca de café, entre outros. As biomassas de origem vegetal são constituídas basicamente por frações de celulose, hemicelulose e lignina que encontram-se intimamente associadas dando origem a uma estrutura recalcitrante do vegetal. O presente estudo teve como objetivo contribuir para o emprego de uma nova matéria-prima, a casca de café, para obtenção de produtos com valor agregado. Foi analisado a composição química da casca de café para determinar os valores de compostos extrativos, celulose, hemicelulose, lignina e cinzas. Foi analisado também diferentes condições de pré-tratamento ácido e pré-tratamento alcalino, seguido de sacarificação, da casca de café. Os hidrolisados obtidos foram submetidos à fermentação pelas leveduras Scheffersomyces shehatae UFMG-HM 52.2 e Candida guilliermondii FTI 20037 para produção de etanol e xilitol, respectivamente e Saccharomyces cerevisiae 174 para produção de etanol pelos métodos SHF (Separate Hydrolysis and Fermentation) e SSF (Simultaneous Saccharification and Fermentation). A caracterização química da casca de café apresentou concentrações de 38,05% de compostos extrativos, 24% de celulose, 19% de hemicelulose, 13,68% de lignina e cerca de 0,36% em cinzas. As melhores condições de pré-tratamento ácido forneceram um hidrolisado com 31,35 g/L de xilose, 12,42 g/L de glicose, 1,25 g/L de ácido acético e pH de 0,8. A fermentação do hidrolisado ácido produziu 6,1 g/L de etanol, com um Yp/s de 0,27 g/g. A fermentação do hidrolisado hemicelulósico de casca de café para produção de xilitol apresentou valores de 2,82 g/L do produto, com um Yp/s de 0,16 g/g. A produção de etanol pelo método SHF a partir do hidrolisado enzimático da casca de café foi de 4,89 g/L nas primeiras 12 horas de fermentação, com Yp/s de 0,20 g/g. A fermentação pelo método SSF produziu 4,66 g/L de etanol, com um Yp/s de 0,17 g/g de etanol no período de 18 horas de fermentação. Frente a isto é possível concluir que a casca de café é uma biomassa com potencial para uso em processos biotecnológicos na produção de compostos com valor agregado como etanol e xilitol. / Brazil is a country with strong agriculture, producing a large amount of plant biomass from agroindustrial waste, such as sugarcane bagasse, coffee husk, among others. Biomasses from plants are basically constituted of cellulose, hemicellulose and lignin, which are deeply associated, resulting in a recalcitrant structure in the plant. The present study aimed at contributing for the application of a new feedstock, coffee husk, for obtaining value-added products. The chemical composition of the coffee husk was analyzed in order to determine values of extractive compounds, cellulose, hemicellulose, lignin and ashes. It was also analyzed different conditions of acid pretreatment and alkaline pretreatment, followed by saccharification, of coffee husks in order to improve the release of sugars. The hydrolysates were fermented by the yeasts Scheffersomyces shehatae UFMG-HM 52.2 and Candida guilliermondii FTI 20037 for the production of ethanol and xylitol, respectively, and by the yeast Saccharomyces cerevisiae 174 for the production of ethanol through SHF (Separate Hydrolysis and Fermentation) and SSF (Simultaneous Saccharification and Fermentation) methods. Chemical characterization of the coffee husk presented 38.05% of extractive compounds, 24% of cellulose, 19% of hemicellulose, 13.68% of lignin and around 0.36% of ashes. The best conditions for acid pretreatment yielded 31.35 g/L in xylose, 12.42 g/L glucose and 1.25 g/L acetic acid in 0.8 pH. Acid hydrolysate fermentation of coffee husk produced 6.1 g/L of ethanol, with an YP/S of 0.16 g/g. Ethanol production through SHF methods from enzymatic hydrolysate of coffee husk yielded 4.89 g/L in the first 12 hours of the process, with an YP/S of 0.20 g/g. SSF process yielded 4.66 g/L of ethanol with YP/S of 0.17 g/g after 18 hours of fermentation. It is possible to conclude, thus, that coffee husk is a biomass with potential for biotechnological applications in the production of value-added compounds, such as ethanol and xylitol.

Estudos da atividade biológica de produtos naturais visando suas aplicações no controle de microrganismos são estratégicos e de fundamental importância econômica e social. Considerando o grande potencial da biodiversidade brasileira, o objetivo deste trabalho foi avaliar a atividade antimicrobiana do xilitol e dos extratos brutos obtidos das folhas das plantas Eugenia uniflora, Psidum guajava, Punica granatum e Syzygium cumini, bem como da associação entre os extratos e entre o xilitol e os extratos. Os extratos foram obtidos de folhas frescas maceradas em uma solução de etanol 95%, filtrada após 72 horas e concentrada em evaporador rotatório sob pressão reduzida. Foi realizada a técnica de macrodiluição em caldo e o crescimento das bactérias Staphylococcus aureus (ATCC 25923) e Escherichia coli (ATCC 25922) foi verificado pela leitura da absorbância dos tubos. O crescimento bacteriano normal foi considerado como 100%. A porcentagem de inibição sobre o crescimento bacteriano foi calculada subtraindo-se de 100% a porcentagem de crescimento na presença do extrato, xilitol ou associações. Todos os extratos inibiram o crescimento bacteriano, no entanto a atividade sobre a bactéria E. coli foi inferior aquela obtida para a bactéria S. aureus. Nos ensaios na presença de xilitol apenas a bactéria S. aureus teve seu crescimento inibido. As associações entre os extratos das folhas das espécies E. uniflora e P. guajava e das espécies E. uniflora e P. granatum promoveram inibições superiores e em concentrações menores sobre o crescimento da bactéria S. aureus quando comparadas com as inibições promovidas pelos extratos isolados, indicando um efeito antimicrobiano sinérgico entre estes extratos. As associações entre o xilitol e os extratos das folhas das espécies E. uniflora ou S. cumini e entre o xilitol e os extratos das folhas das espécies P. guajava ou P. granatum apresentaram um efeito antimicrobiano sinérgico sobre as bactérias S. aureus e E. coli, respectivamente. Os resultados do presente estudo contribuem na busca de novas alternativas terapêuticas antimicrobianas, uma vez que pode servir de subsídio para novos estudos químicos e farmacológicos a partir de fontes naturais brasileiras. / Biological activities studies of natural products aiming their applications in microorganisms control are strategic, economic, and socially important. Considering the Brazilian biodiversity&#8223;s large potential, the purpose of this work was to evaluate antimicrobial activity of xylitol and of crude extracts obtained from leaves of the following plants: Eugenia uniflora, Psidum guajava, Punica granatum and Syzygium cumini, as well as from the association of the extracts and of xylitol with the extracts. The extracts were obtained from fresh leaves macerated in a 95% ethanol solution, filtered after 72 hours and concentrated in spinning evaporator under reduced pressure. The broth macrodilution technique was used and growth of Staphylococcus aureus (ATCC 25923) and Escherichia coli (ATCC 25922) bacteria was observed upon reading of pipes absorption. Regular bacterial growth was considered as 100%. The percentage of inhibition over bacterial growth was calculated by subtracting from 100%, the growth percentage in the presence of the essence, xylitol or associations. All extracts inhibited bacterial growth, but the activity on E. coli bacteria was inferior to the one obtained for S. aureus bacteria. In tests in the presence of xyliol only the S. aureus bacteria had its growth inhibited. Associations between the extracts from leaves of the species E. uniflora and P. guajava and the species E. uniflora and P. granatum promoted superior inhibitions and in inferior concentrations over the growth of S. aureus bacteria in comparison to inhibitions promoted by isolated extracts, indicating a synergetic antimicrobial effect between these extracts. The associations between xylitol and the extracts of E. uniflora or S. cumini species and between xylitol and the extracts from leaves of the species P. guajava or P. granatum presented a synergetic antimicrobial effect over the S. aureus and E. coli bacteria, respectively. The results of the present study contribute in the search of antimicrobial therapeutic alternatives, once it can be used as base for new chemical and pharmacological studies from Brazilian natural sources.

O cultivo de sorgo se encontra em grande ascensão no Brasil pelas características favoráveis deste cereal como um excelente substituto do milho na alimentação animal, pelo seu comparável valor nutritivo e melhor adaptação a climas secos. Considerando que o sorgo forrageiro é um tipo de sorgo empregado como cobertura de solo e produção de silagem, a sua característica como material lignocelulósico, sua constituição em açúcares nas suas frações celulósica e hemicelulósica, pesquisas para o seu aproveitamento biotecnológico poderão contribuir para a obtenção de produtos de interesse econômico e social, como o xilitol. A obtenção biotecnológica do xilitol, um álcool pentahidroxilado, comercialmente obtido por catálise química de xilose proveniente de materiais lignocelulósicos é uma opção de aproveitamento desta biomassa. Este produto possui características peculiares como poder adoçante comparável ao da sacarose, anticariogenicidade, indicado para diabéticos e obesos o que permite a sua ampla aplicação em diferentes segmentos industriais. Em função de seu elevado custo de produção por via química, pesquisas vêm sendo extensivamente realizadas na busca de uma tecnologia alternativa para sua obtenção por via biotecnológica. Porém, para a aplicação da biotecnologia para produção de xilitol a partir de biomassas lignocelulósicas é necessário a realização de hidrólise destes materiais para a solubilização dos açúcares constituintes da sua fração hemicelulósica. Esta fração é a de interesse, devido ao seu elevado teor de xilose, substrato para a produção de xilitol. Assim, no presente trabalho foram avaliadas 3 variedades (A, B e C) de biomassa de sorgo forrageiro para produção biotecnológica de xilitol empregando a levedura Candida guilliermondii. Foram realizadas diferentes etapas do processo como a caracterização química das variedades, hidrólise ácida, concentração à vácuo, destoxificação e fermentação dos hidrolisados. A performance fermentativa foi avaliada a partir da determinação dos parâmetros rendimento (YP/S) e produtividade (QP) de xilitol, bem como das atividades das enzimas xilose redutase (XR) e xilitol desidrogenase (XDH). Pela caracterização química das 3 variedades avaliadas constatou-se que não há diferenças relevantes quanto aos teores das frações celulose, hemicelulose e lignina, embora a variedade A tenha se mostrado mais promissora para a produção de xilitol, em função dos máximos parâmetros YP/S e QP obtidos. Neste caso os máximos valores de rendimento e produtividade de xilitol foram respectivamente correspondentes a 0,35 g/g e 0,16 g/L.h-1 para a variedade A, 0,25 g/g e 0,12 g/L.h-1 para a variedade B e 0,17 g/g e 0,063 g/L.h-1 para a variedade C. Consequentemente as máximas atividades enzimáticas para as enzimas XR (0,25 U/mgprot) e XDH (0,17 U/mgprot) ocorreram nas fermentações realizadas com a variedade A, embora não se observou diferenças marcantes em relação às demais variedades. / The culture of sorghum is in great ascension in Brazil due to the favorable characteristics of this cereal as an excellent substitute for the maize in the animal feeding, with comparable nutritional value and the better adaptation for dry climates. Considering forage sorghum as a type of sorghum that is used as covering of the ground and production of ensilage, its characteristics as lignocellulosic material which is constituted of sugars in its cellulosic and hemicellulosic fractions, researches for the biotechnological exploitation of this biomass will contribute for obtainment of economic and social interest products, like xylitol. The obtainment of xylitol, a pentahydroxilic alcohol, commercially obtained by chemical catalysis of xylose proceeding from lignocellulosic materials is an option of exploitation of this biomass. This product has peculiar characteristics like its sweetener power similar to that of saccharose, anticariogenicity, indicated for diabetic and obese people allowing its application in different industrial segments. Due to its raised cost of chemical production, researches have been extensively carried out in order to search a technological alternative for its obtainment by biotechnological way. However, for xylitol production from lignocellulosic biomasses by biotechnological way, the hydrolysis of these materials for the solubilization of the sugars present in its hemicellulosic fractions is necessary. This fraction is of interest, because it has large amount of xylose, substract for the production of xylitol. Then, in the present work 3 varieties (A, B and C) of forage sorghum biomass for biotechnological production of xylitol were evaluated using the Candida guilliermondii yeast. Different stages of the process were carried out: chemical characterization of the varieties, acid hydrolysis, vacuum concentration, detoxification and fermentations of the hydrolysates. The fermentative performance was evaluated from the determination of the xylitol yield (YP/S) and productivity (QP), and from the activities of the enzymes xylose reductase (XR) and xylitol dehydrogenase (XDH). For the chemical characterization of the 3 evaluated varieties, no relevant difference was verified in relation to amounts of the cellulose, hemicellulose and lignin fractions. However the variety A showed to be more promising for the production of xylitol as a function of the obtained YP/S and QP maximum parameters. In this case the maximum values xylitol yield and productivity were respectively 0,35 g/g and 0,16 g/L.h-1 for the variety A, 0,25 g/g and 0,12 g/L.h-1 for the variety B and 0,17 g/g and 0,063 g/L.h-1 for the variety C. Consequently the maximum enzymatic activities for enzymes XR (0,25 U/mgprot) and XDH (0,17 U/mgprot) occurred in the fermentations carried out with the variety A, and no notable difference was observed in relation to the other varieties.